LTP-4323JD LED 디스플레이 데이터시트 - 0.4인치 디지트 높이 - 하이퍼 레드 색상 - 2.6V 순방향 전압 - 70mW 전력 소산 - 기술 문서

1. 제품 개요

LTP-4323JD는 선명하고 밝으며 신뢰할 수 있는 숫자 및 제한된 알파벳 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 듀얼 캐릭터 알파벳 숫자 디스플레이 모듈입니다. 이 제품의 핵심 기술은 알루미늄 인듐 갈륨 포스파이드(AlInGaP) 반도체 재료를 기반으로 하며, 특히 하이퍼 레드 스펙트럼에서 빛을 방출하도록 설계되었습니다. 비투명 갈륨 비소(GaAs) 기판 위에 성장된 이 재료 선택은 기존 기술에 비해 적색 발광에 대한 우수한 효율성과 밝기를 제공합니다. 이 장치는 흰색 세그먼트가 있는 회색 면을 특징으로 하여 다양한 조명 조건에서 뛰어난 가독성을 위한 높은 대비를 제공합니다. 광도에 따라 분류되어 생산 로트 간 일관된 성능을 보장하며, RoHS 지침을 준수하는 무연 패키지로 제공됩니다.

1.1 주요 특징 및 장점

• 소형 및 가독성:0.4인치(10.0mm) 디지트 높이를 특징으로 하여 공간이 제한된 패널에 적합하면서도 우수한 문자 선명도를 유지합니다.
• 우수한 광학 성능:AlInGaP LED 칩과 연속 균일 세그먼트 설계로 인해 높은 밝기, 높은 대비 및 넓은 시야각을 제공합니다.
• 에너지 효율성:낮은 전력 요구 사항을 가지고 있어 전체 시스템 전력 소비를 낮추는 데 기여합니다.
• 설계 유연성:공통 캐소드 구성(본 데이터시트 기준)으로 제공되어 많은 마이크로컨트롤러 기반 시스템의 구동 회로 설계를 단순화합니다.
• 견고한 구조:고체 상태의 신뢰성을 제공하며 우수한 문자 외관을 가지며 표준 인쇄 회로 기판(PCB)에 쉽게 장착할 수 있습니다.
• 환경 규정 준수:무연 부품으로 포장되어 현대 환경 표준을 준수합니다.

1.2 대상 애플리케이션 및 시장

이 디스플레이는 다양한 분야의 일반 전자 장비에서 사용하기 위한 것입니다. 일반적인 애플리케이션으로는 계기판, 시험 및 측정 장비, 판매 시점 시스템, 산업 제어 인터페이스, 가전 제품 및 통신 장치가 포함됩니다. 이는 신뢰할 수 있고 선명하며 밝은 알파벳 숫자 표시가 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 데이터시트는 이 표준 상용 등급 구성 요소를 안전이 중요한 시스템(예: 항공, 의료 생명 유지 장치, 교통 제어)에서 사전 협의 없이 사용하는 것을 명시적으로 경고하며, 일반 산업 및 소비자 전자 제품 시장에서의 주요 시장을 강조합니다.

2. 기술 사양 및 객관적 해석

다음 섹션에서는 데이터시트에 정의된 장치의 전기적, 광학적 및 열적 특성에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이 한계 이하 또는 이 한계에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 세그먼트당 전력 소산:70 mW. 이는 단일 LED 세그먼트가 과열 위험 없이 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력입니다.
• 세그먼트당 피크 순방향 전류:90 mA. 이 전류는 짧은 기간 동안 펄스 조건(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)에서만 허용되며, 연속 동작을 위한 것이 아닙니다.
• 세그먼트당 연속 순방향 전류:25°C에서 25 mA. 이 전류는 주변 온도(Ta)가 25°C 이상 증가함에 따라 0.33 mA/°C로 선형적으로 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서 최대 연속 전류는 약 25 mA - ((85°C - 25°C) * 0.33 mA/°C) ≈ 5.2 mA가 됩니다.
• 온도 범위:동작 및 저장 온도 범위는 -35°C ~ +85°C입니다.
• 솔더링 조건:이 장치는 장착 평면 아래 1/16인치(≈1.59 mm)에서 측정했을 때 260°C에서 5초 동안 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 지정된 시험 조건(Ta=25°C)에서 측정된 일반 및 최대/최소 성능 매개변수입니다.

• 평균 광도(Iv):IF=1mA에서 시험 시 200 μcd(최소) ~ 650 μcd(최대) 범위이며, 일반 값이 제공됩니다. 이는 밝기 출력을 나타냅니다.
• 세그먼트당 순방향 전압(VF):IF=20mA에서 일반적으로 2.6V이며, 최대값이 지정되어 있습니다. 설계자는 이 VF 범위를 고려하여 원하는 전류를 모든 유닛에 걸쳐 달성하기에 충분한 전압을 구동 회로가 제공할 수 있도록 해야 합니다.
• 피크 발광 파장(λp):650 nm. 이는 방출된 빛의 강도가 가장 높은 파장으로, "하이퍼 레드" 색상을 정의합니다.
• 주 파장(λd):639 nm. 이는 인간의 눈이 빛의 색상과 일치한다고 인지하는 단일 파장으로, 색상 사양에 중요합니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):20 nm. 이는 스펙트럼 순도를 나타냅니다. 값이 작을수록 더 단색광에 가깝습니다.
• 역방향 전류(IR):VR=5V에서 최대 100 μA. 데이터시트는 이 역방향 전압 조건이 시험 목적으로만 사용되며 장치가 역방향 바이어스 하에서 연속적으로 동작할 수 없다고 강조합니다.
• 광도 매칭 비율:동일한 "유사 광역" 내 세그먼트 간 최대 2:1입니다. 이는 한 문자 내 세그먼트 간 허용 가능한 밝기 변동을 지정합니다.
• 크로스 토크:인접 세그먼트 간 원치 않는 광학적 간섭을 나타내며 ≤ 2.5%로 지정됩니다.

3. 빈닝 및 분류 시스템

LTP-4323JD는 광도에 대한 분류 시스템을 사용합니다. 이는 유닛이 측정된 광 출력을 기반으로 테스트되고 다른 성능 빈으로 분류됨을 의미합니다. 모듈 마킹에는 "Z: BIN CODE" 식별자가 포함됩니다. 이를 통해 설계자는 다중 유닛 애플리케이션에서 균일한 외관을 위해 일관된 밝기 수준의 디스플레이를 선택할 수 있습니다. 데이터시트는 각 코드와 관련된 특정 빈 코드 값이나 강도 범위를 상세히 설명하지 않으며, 이는 일반적으로 별도의 빈닝 문서에 정의되거나 구매 시 합의됩니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "일반 전기/광학 특성 곡선"을 참조합니다. 특정 그래프는 제공된 텍스트에 상세히 설명되지 않았지만, 이러한 곡선에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선):정전류 구동기 설계에 중요한 비선형 관계를 보여줍니다.
• 광도 대 순방향 전류(I-L 곡선):빛 출력이 전류와 함께 어떻게 증가하는지 보여주며, 종종 더 높은 전류에서 가열 효과로 인해 선형성이 떨어집니다.
• 광도 대 주변 온도:온도가 증가함에 따라 빛 출력이 감소하는 것을 보여주며, 기후 제어되지 않은 환경에서의 애플리케이션에 중요합니다.
• 스펙트럼 분포:상대 강도 대 파장의 그래프로, 650nm에서 피크와 20nm 반폭을 보여줍니다.

이러한 곡선은 비표준 조건(다른 전류, 온도)에서 장치의 동작을 이해하고 효율성과 수명을 위해 설계를 최적화하는 데 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

디스플레이는 표준 듀얼 인라인 패키지(DIP) 풋프린트를 가지고 있습니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 다르게 지정되지 않는 한 모든 치수는 일반 공차 ±0.25 mm의 밀리미터 단위입니다.
• 핀 팁 이동 공차는 0.4 mm입니다.
• 세그먼트의 이물질(≤10 mils), 잉크 오염(≤20 mils), 반사판 굽힘(길이의 ≤1/100), 세그먼트 내 기포(≤10 mils)에 대한 특정 품질 한계가 설정되어 있습니다.
• 리드 권장 PCB 구멍 직경은 Ø1.30mm입니다.

5.2 핀아웃 및 극성 식별

이 장치는 20개의 핀을 가지고 있습니다. 내부 회로도 및 핀 연결 테이블은 이 특정 부품 번호(LTP-4323JD)에 대해공통 캐소드유형임을 보여줍니다. 각 세그먼트(A, B, C, D, E, F, G, H, K, M, N, P, R, S, T, U, DP)에는 자체 애노드 핀이 있습니다. 두 문자는 공통 캐소드 핀(문자 1용 핀 4, 문자 2용 핀 10)을 공유합니다. 핀 14는 "연결 없음"으로 나열됩니다. 전류를 올바르게 싱크하기 위해 적절한 회로 설계를 위해 공통 캐소드 핀을 올바르게 식별하는 것이 중요합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 자동 솔더링 프로파일

웨이브 또는 리플로우 솔더링의 경우, 조건은 구성 요소의 장착 평면 아래 1.59mm(1/16인치)에서 측정했을 때 260°C에서 5초로 지정됩니다. 조립 중 구성 요소 본체 자체의 온도는 최대 온도 정격을 초과해서는 안 됩니다.

6.2 수동 솔더링 지침

핸드 솔더링의 경우, 납땜 인두 팁은 장착 평면 아래 1.59mm에 적용해야 합니다. 솔더링 시간은 350°C ±30°C 온도에서 5초 이내여야 합니다. 이 시간이나 온도 한계를 초과하면 내부 와이어 본드나 LED 칩이 손상될 수 있습니다.

7. 신뢰성 테스트

이 장치는 군사(MIL-STD), 일본 산업(JIS) 및 내부 표준을 기반으로 한 포괄적인 신뢰성 테스트를 거칩니다. 이러한 테스트는 견고성과 수명을 검증합니다:

• 동작 수명 테스트(RTOL):최대 정격 전류에서 1000시간 연속 동작하여 장기 광도 저하 및 고장을 테스트합니다.
• 환경 스트레스 테스트:고온/고습 저장(65°C/90-95% RH에서 500시간), 고온 저장(105°C에서 1000시간), 저온 저장(-35°C에서 1000시간)을 포함합니다.
• 열 사이클링 및 쇼크:온도 사이클링(-35°C와 105°C 사이 30사이클) 및 열 쇼크(급격한 전환으로 -35°C와 105°C 사이 30사이클)는 열팽창 계수(CTE) 불일치로 인한 기계적 고장을 테스트합니다.
• 솔더링성 테스트:솔더 저항(260°C에서 10초) 및 솔더링성(245°C에서 5초)은 리드가 조립 공정을 견딜 수 있도록 보장합니다.

8. 중요한 애플리케이션 노트 및 설계 고려 사항

8.1 설계 및 구현 경고

• 구동 전류 및 열 관리:권장 연속 순방향 전류나 동작 온도를 초과하면 빛 출력 저하(루멘 감소)를 가속화하고 조기 파괴적 고장으로 이어질 수 있습니다. 전류에 대한 선형 감소 곡선을 준수해야 합니다.
• 회로 보호:LED는 낮은 역방향 항복 전압을 가지므로, 구동 회로는 전원 켜기 또는 종료 시퀀스 동안 역방향 전압 및 전압 변동에 대한 보호를 포함해야 합니다.
• 정전류 구동:이것은 LED를 구동하는 권장 방법입니다. LED의 순방향 전압의 음의 온도 계수를 보상하므로 유닛 간 및 온도 변화에 걸쳐 일관된 밝기를 보장합니다.
• 순방향 전압 고려 사항:전원 공급 장치나 구동 회로는 순방향 전압(VF, 일반 2.6V, 사양 기준 최대)의 전체 범위를 수용하도록 설계되어 모든 조건에서 목표 구동 전류가 모든 세그먼트에 전달되도록 보장해야 합니다.

8.2 일반적인 애플리케이션 회로 개념

LTP-4323JD와 같은 공통 캐소드 디스플레이의 경우, 일반적으로 두 문자에 걸쳐 16개 세그먼트를 제어하기 위해 전형적인 멀티플렉싱 방식이 사용됩니다. 공통 캐소드 핀(4와 10)은 순차적으로 접지로 스위칭되고(예: 트랜지스터에 의해), 적절한 세그먼트 애노드 핀은 해당 문자에 대해 원하는 세그먼트를 발광시키기 위해 하이로 구동됩니다(전류 제한 저항 또는 정전류 구동 IC 사용). 이는 필요한 마이크로컨트롤러 I/O 핀 수를 줄입니다. 설계는 멀티플렉싱된 펄스 동안 세그먼트당 피크 전류가 절대 최대 정격을 초과하지 않도록 하고, 시간에 따른 평균 전류가 원하는 밝기 수준을 충족하도록 해야 합니다.

9. 비교적 장점 및 기술적 맥락

적색 LED에 AlInGaP 기술을 사용하는 것은 갈륨 비소 포스파이드(GaAsP)와 같은 오래된 기술에 비해 상당한 발전을 나타냅니다. AlInGaP는 상당히 높은 외부 양자 효율을 제공하여 동일한 입력 전류에 대해 더 밝은 출력을 제공합니다. "하이퍼 레드" 발광(650nm 피크)은 시각적으로 더 뚜렷하며 디스플레이가 필터를 통해 보이거나 주변 햇빛에서 보일 수 있는 애플리케이션에서 더 나은 성능을 제공할 수 있습니다. 회색 면/흰색 세그먼트 설계는 대비를 극대화합니다. 단순한 7세그먼트 디스플레이와 비교하여 16세그먼트 형식은 알파벳을 더 완전하게 표현할 수 있어(제한적이지만) 숫자와 함께 짧은 텍스트 메시지가 필요한 애플리케이션에서 장치의 유용성을 높입니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 매개변수 기반)

Q: 5V 마이크로컨트롤러 핀으로 이 디스플레이를 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 일반 순방향 전압은 2.6V이지만, 올바른 전류(예: 20mA)를 설정하기 위해 항상 직렬 전류 제한 저항이 필요합니다. 5V 핀만 사용하면 과도한 전류가 발생하여 LED 세그먼트가 파괴됩니다. R = (Vcc - Vf) / If 공식을 사용하여 저항 값을 계산하세요.

Q: 피크 파장과 주 파장의 차이는 무엇인가요?

A: 피크 파장(650nm)은 방출된 빛 스펙트럼의 물리적 피크입니다. 주 파장(639nm)은 인간의 눈이 인지하는 색상 점으로, 방출 스펙트럼의 모양으로 인해 다를 수 있습니다. 둘 다 사양에 중요합니다.

Q: 왜 정전압보다 정전류 구동이 권장되나요?

A: LED의 순방향 전압(Vf)은 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 정전압 공급을 사용하면 이로 인해 전류가 증가하여 추가 가열 및 열 폭주로 이어질 수 있습니다. 정전류 소스는 Vf 변화에 관계없이 안정적인 전류를 유지하여 안정적인 밝기를 보장하고 LED를 보호합니다.

Q: "광도 매칭 비율" 2:1을 어떻게 해석하나요?

A: 이는 정의된 "유사 광역"(일반적으로 한 문자 내)에서 가장 밝은 세그먼트가 동일한 영역에서 가장 어두운 세그먼트보다 두 배 이상 밝지 않음을 의미합니다. 이는 균일성의 척도입니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

시나리오: 간단한 두 자리 전압계 표시 설계.LTP-4323JD가 이상적일 것입니다. 마이크로컨트롤러의 ADC가 전압을 읽고, 이를 십진수로 변환하고, 디스플레이를 구동합니다. 펌웨어는 멀티플렉싱을 처리합니다: 십의 자리 숫자에 대한 세그먼트 패턴을 애노드 라인에 설정하고, 짧은 시간(예: 5ms) 동안 공통 캐소드 핀 4를 접지로 한 다음, 일의 자리 숫자에 대한 세그먼트 패턴을 설정하고 동일한 시간 동안 공통 캐소드 핀 10을 접지로 하여 빠르게 반복합니다. 시각 잔상 효과로 인해 두 숫자가 모두 계속 켜져 있는 것처럼 보입니다. 공급 전압과 원하는 평균 세그먼트 전류(멀티플렉싱의 듀티 사이클 고려)를 기반으로 전류 제한 저항을 신중하게 계산해야 합니다. 구동 회로가 LED에 역방향 전압을 가할 수 있는 경우 설계에 보호 다이오드를 포함해야 합니다.

12. 동작 원리

이 장치는 반도체 p-n 접합에서 전기발광 원리로 동작합니다. 다이오드의 턴온 임계값을 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 AlInGaP 층의 전자가 p형 층의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 사건은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlInGaP 결정 격자의 특정 합금 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출된 빛의 파장(색상)을 정의합니다—이 경우 약 650 nm의 적색 영역입니다. 비투명 GaAs 기판은 아래로 방출된 빛을 흡수하여 위로 반사시켜 전체 효율을 향상시킵니다. 디스플레이의 각 세그먼트에는 이러한 미세 LED 칩이 하나 이상 포함되어 있습니다.

13. 기술 동향 및 맥락

AlInGaP 기반 LED는 호박색, 적색 및 하이퍼 레드 발광을 위한 성숙하고 매우 최적화된 기술을 나타냅니다. 질화 갈륨(GaN)과 같은 새로운 재료가 청색, 녹색 및 백색 LED 시장을 지배하고 있지만, AlInGaP는 더 긴 파장에 대한 효율성 리더로 남아 있습니다. 디스플레이 기술의 현재 동향은 소형화(0.4인치 디지트보다 작음), 더 높은 픽셀 밀도(풀 그래픽을 위한 도트 매트릭스 또는 OLED로 이동), 향상된 효율성(동일한 밝기에 대해 더 낮은 구동 전류)에 초점을 맞추고 있습니다. 그러나 가혹한 환경(넓은 온도 범위)에서 전용, 고신뢰성, 고휘도 알파벳 숫자 표시기로는 LTP-4323JD와 같은 세그먼트 LED 디스플레이가 계속해서 견고하고 비용 효율적인 솔루션입니다. 향후 발전에는 패키지에 구동 전자 장치를 직접 통합하거나 더 나은 열 관리를 위해 패키지를 추가로 개선하는 것이 포함될 수 있습니다.